Book/Report

FZJ-2019-03704

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Untersuchungen zum Transport von Isoleucin bei Corynebacterium glutamicum

Hermann, T. (Corresponding author)FZJ*

1998
Forschungszentrum Jülich, Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/22424

Report No.: Juel-3531

Abstract: Für das gram-positive Bodenbakterium $\textit{Corynebacterium glutamicum}$ sind ein sekundär aktives Aufnahmesystem und ein aktives Exkretionssystem beschrieben. Daneben kann Isoleucin aufgrund seines amphiphilen Charakters über die Membran diffundieren. 1. Die Isoleucinexkretion erfolgt bei $\textit{C. glutamicum}$ über einen sekundär Transportprozess, getrieben durch das Membranpotential und gekoppelt an den Transport von Protonen. Die dabei ermittelte Stöchiometrie beträgt wahrscheinlich 2:1 (H$^{+}$/lsoleucin). Von einer Reihe möglicher Transportsubstrate konkurriert lediglich Leucin an der $\textit{cis}$ (cytoplasmatischen) Seite der Membran mit Isoleucin um den Transport. 2. Cytoplasmatische Isoleucinkonzentrationen über 20 mM induzieren die Synthese des Exkretionssystems. Die Inhibition durch Zugabe von Chloramphenicol zeigte, daß es sich dabei um eine Regulation auf Ebene der Expression handelt. Abgesehen von Leucin sind keine anderen Aminosäuren oder Aminosäureanaloga in der Lage, das Exkretionssystem zu induzieren. 3. Durch Komplementationsstudien mit einer isoleucinaufnahmedefizienten Mutante von $\textit{E. coli}$ konnte gezeigt werden, daß ein DNA-Abschnitt stromabwärts des aecD Genes für das lsoleucinaufnahmesystem von $\textit{C. glutamicum}$ kodiert. Die Sequenz des dort lokalisierten offenen Leserahmens zeigt Ähnlichkeit zu Isoleucinaufnahmesystemen anderer Bakterien. Das $\textit{bm}$Q benannte Gen kodiert für ein 44,9 kDa Protein mit vermutlich 12 transmembranen Helices. Eine Deletionsmutante zeigte keine Isoleucinaufnahme, hingegen konnte mit einem Überproduzenten die Aufnahmerate um den Faktor zehn gesteigert werden. 4. Bei 300-I-Fermentationen im Zulaufverfahren konnten mit einem rekombinanten Isoleucinproduzenteri bis zu 140 mM Isoleucin produziert werden. Dabei staut sich in der zweiten Hälfte des Prozesses cytoplastisch 70 mM Isoleucin an während gleichzeitig die Exportkapazität steigt. Gleichzeitige Aktivität des Exkretions- und des Aufnahmesystems in Kombination mit der Diffusion von isoleucin in die Zelle führt zu $\textit{futile cycling}$ und sinkender Exportrate trotz steigender Exportkapazität. Die sinkende Exportrate korreliert mit den stark erniedrigten Membranpotential und cytoplasmatischem ATP-Gehalt. Isoleucin wirkt außerdem toxisch auf die Zelle und die NADH-Dehydrogenase. 5. In Chemostat-Experimenten kann bei steigender Isoleucinkonzentration im Zulauf die Bildung von isoleucinresistenten Mutanten beobachtet werden, deren Membranpotential und ATP-Konzentration wieder physiologische Werte annimmt. 6. Die 2-D-Elektrophorese und Proteomanalyse wurde für cytoplasmatische und Membranproteine von $\textit{C. glutamicum}$ etabliert. Nach Isoleucinschock kann in 2-D-Elektropherogrammen von Membranproteinen ein Proteinspot mit ansteigender Intensität detektiert werden. Der Spot wird zur Zeit ansequenziert.

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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